JP7460621B2 - Method of manufacturing CVD reactor components - Google Patents
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Description
本発明は、石英からなりかつ少なくとも1つのキャビティを有する、CVDリアクタの構成要素の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a component of a CVD reactor made of quartz and having at least one cavity.
本発明は、石英ブランクから製造された構成要素の使用に関する。 The present invention relates to the use of components manufactured from quartz blanks.
石英製のガス入口ユニットは、特許文献1に記載されている。そこに記載されているガス入口ユニットは、ガス入口ユニットの幾何学的軸の周りに配置された中央本体を有する。ガス入口ユニットの中央領域には、互いに同心円状に配置された複数のガス入口ダクトが延びており、これらは、全周長に亘って延びる出口に開口している。ガス入口ダクトの出口は、中央部を環状に取り囲むガス分配室に隣接しており、それは、分離床によって、上下に配置された複数のガス分配レベルに分離されている。各ガス分配室の半径方向の外縁は、ガス出口開口に通じる多数のガス通路孔を有するガス分配壁によって囲まれ、それを通してプロセスガスをCVDリアクタのプロセスチャンバーに供給することができる。複数のガス分配室の各々に、プロセスガスの個々のガス混合物を供給することができるので、プロセスガスは、ガス入口ユニットに隣接するプロセスチャンバー内に互いに異なるレベルで流れることができる。プロセスチャンバーでは、基板は、下方から加熱されるサセプタ上に載置され、III-V層、IV層、又はII-VI層でコーティングできる。 A gas inlet unit made of quartz is described in the patent application WO 2005/023363. The gas inlet unit described there has a central body arranged around the geometric axis of the gas inlet unit. In the central region of the gas inlet unit extend several gas inlet ducts arranged concentrically with one another, which open into outlets extending over the entire circumference. The outlets of the gas inlet ducts adjoin a gas distribution chamber annularly surrounding the central part, which is separated by separation beds into several gas distribution levels arranged above and below. The radial outer edge of each gas distribution chamber is surrounded by a gas distribution wall having a number of gas passage holes leading to the gas outlet openings, through which process gases can be supplied to the process chamber of the CVD reactor. Each of the several gas distribution chambers can be supplied with an individual gas mixture of process gases, so that the process gases can flow at different levels into the process chamber adjacent to the gas inlet unit. In the process chamber, the substrate is placed on a susceptor heated from below and can be coated with III-V, IV or II-VI layers.
石英本体の構造化方法は、特許文献1~5から公知である。表面が研磨された石英ブランクは、最初にレーザービームで処理される。ここで、レーザービームは超短パルスを生成し、集束される。焦点は、石英ブランクの塊を通って、例えば一ライン毎に書き込み動作で移動する。レーザービームは、焦点において石英材料で材料変性が行われるしきい値強度を超える強度に到達する。次に、変性された材料は、流体エッチャント、例えば水酸化カリウム溶液で除去することができる。この方法を用いて、スプレーヘッド又はスプレー缶のノズル本体用の液体チャネルを作製することが、従来技術から知られている。投影照明システムの構成要素に、キャビティ構造を作製することも既知の技術である。SLE(選択的レーザー誘起エッチング)として知られるこの方法を使用して、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、サファイア、及びルビーで作製された透明な部品にマイクロチャネル、成形された孔、及び輪郭のある切欠きを生成することも既知の技術である。 Methods for structuring quartz bodies are known from US Pat. Nos. 5,993,623, 5,103,112, 5,106,121, 5,108,136, 5,105,143, 5,200,255, 5,200,306, 5,301,161, 5,302,176, 5,403,182, 5,504,194, 5,505,197, 6,606,161, 6,701,182, 6,813,196, 7,942,197, 8,146,199, 9,151,202, 9,163,197, 9,172,199, 10,187,102, 10,194,103, 10,195,104, 10,196,111, 10,197,121, 10,198,136, 10,199,147, 11,199,157, 12,199,162, 13,199,177, 14,199,189, 15,200,267, 16,200,271, 17,200,282, 17,200,297, 18,211, 199,198, 19,221, 199,199, 19,236, 199,199, 19,243, 199,199, 19,255, 199,199, 19,266
従来技術は、特許文献6~10及び非特許文献1、2も含む。
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本発明の根本的な目的は、特に、複雑な設計のCVDリアクタの構成要素を石英から製造することができる方法の仕様、及びそのような石英構成要素の仕様である。 The fundamental object of the invention is, in particular, the specification of a method by which components of CVD reactors of complex design can be manufactured from quartz, and the specification of such quartz components.
その目的は、請求項で特定される本発明により達成され、従属項は独立項に記載された主題の有利な発展を表すのみでなく、目的の独立した解決手段でもある。 That object is achieved by the invention specified in the claims, the dependent claims not only representing advantageous developments of the subject matter stated in the independent claims, but also being independent solutions of the object.
本発明によるCVDリアクタの石英構成要素は、選択的レーザー誘起エッチング(SLE)によって作製されるキャビティを有する。この方法では、当初の均質な石英本体の局所的な材料変性が、最初のプロセスステップで実行される。この目的のために、超短パルスレーザービームが、マイクロメートル範囲の焦点に集束され、その焦点は、石英ワークピースに対するレーザービームの三次元運動によって、石英本体の塊を通って動かされる。最初に、研磨された表面を有することができる固体石英本体が作製される。集束レーザービームは、表面から離れた塊領域を露光するために使用される。石英材料の材料変性は、マルチフォトンプロセスによってレーザービームの焦点で行われる。
このように変性された材料は、エッチング液を使用して第2のプロセスステップで除去することができる。エッチング流体は、好ましくは、液体、例えばKOHの形態をとる。CVDリアクタにおける本発明の構成要素は、それ自体は既知の技術であるこの方法を使用して製造されることとなる。例えば、ガス分配壁、そのガス通路孔、中央台座、そのガス供給ライン、及び、その通路孔を具備し中央部とガス分配壁との間に延びるフローバリアを、この方法により円盤状の石英ベース本体に作製することができる。このように材料的に一体的に作製された円盤状のガス分配体/セクションは、その後、1つずつ互いに積み重ねることができ、特に、材料結合によって互いに結合することができる。
本発明の特に好適な変形形態では、ガス分配体が、互いに材料的に一体的な態様で結合されている。上述したSLE法はまた、均一な石英ブランクから作製されるこのような一体的なガス入口ユニットの製造のために用いられる。本発明による方法は、例えば鋳造、ブロー成形、又は機械加工などの他の成形プロセスにより作製できない、特にCVDリアクタのそれらの構成要素を作製するために用いることができる。本発明に従って製造された構成要素は、複雑な空洞形状を有することができ、CVDリアクタで500℃以上の温度で使用することができる。その場合IV-、V-、VI-主族の水素化物と、又は、II-、III-、V-主族の元素の有機金属化合物若しくはハロゲンと接触することができる。
本発明の石英構成要素は、特に、基板キャリア、ガス出口ユニット、ガス入口ユニット、シールドプレート、サセプタ、光通路プレート、シース、又はカバープレートである。その場合、特に、これらの構成要素が、構成要素の2つの表面の間に延在しかつガス出口面上に基本的に均一な態様で配置されている多数のガス通路孔を有するキャビティ配置を備えていることが提供される。このような構成要素は、特にCVDリアクタのプロセスチャンバ内に均一なガスの流れを発生させることを目的としており、この目的のために、ガス出口面のガス出口開口、すなわちガス通路孔の自由端は、表面上に均一に分布されている。ガス通路孔は、0.1mmよりも小さい直径を有することができる。ただし、ガス通路孔の直径が3mm、2mm、1mm、0.5mm、又は0.2mmよりも小さいものも提供される。
さらに、好ましくは、構成要素が、ガス分配室を形成する少なくとも1つの大きなチャンバによって形成されるキャビティを有することが提供される。ガス分配室は、多数のガス通路孔に分岐し、それによってガス出口開口は、1つの共通のガス分配室、又は複数のガス分配室と連通することができる。少なくとも1つのガス供給ラインがガス分配室に開口している。特に、ガス分配室の内面は、材料的に一体的な態様で設計され、少なくとも1つのガス供給ラインの出口及びガス通路孔の開口によってのみ遮断されることが提供される。
したがって、小さい自由断面積をもつガス供給ラインが、自由断面積が流れの方向に対して直角に延在する大きい自由断面積をもつガス分配室に開口することが提供される。ガス分配室の自由断面積は、少なくとも1つのガス供給ラインの自由断面積、又は複数のガス供給ラインの自由断面積の合計よりも少なくとも10倍、好ましくは20倍大きくすることができる。さらに、構成要素を通る流れに対して横方向に延在するガス分配室の自由断面積が、ガス分配室から出ているガス通路孔の自由断面積の合計の少なくとも2倍、5倍、10倍、好ましくは少なくとも20倍、少なくとも50倍、又は少なくとも100倍であることが提供される。
さらに、特に、ガス出口開口に開口するガス通路孔が互いに実質的に平行に延在するように設けることができる。ガス出口開口が平面内にある場合、ガス通路孔は、数学的に平行に延びることが好ましい。ガス出口開口が円筒形の外周面上にある場合、ガス通路孔は、半径方向に延びることが好ましい。さらに、ガス出口孔が、1又は複数のガス供給ラインと整列しないように設けることができる。
さらに、石英構成要素のキャビティは、特にガス供給ラインが直線状に延在しないように、しかしながら複数の方向転換点を有するように設けることができる。ガス供給ラインは、キンク点の形態で互いに移行する複数の直線状に延びる部分を有することができる。しかしながら、ガス供給ラインはまた、石英構成要素を通って曲線状に延びることができ、特に、三次元的に曲がりくねった経路上に延びることができる。
特に、プロセスは、プロセス温度が600、800、1000、又は1200°Cを超えるCVDリアクタで実行されるため、構成要素はこれらの温度まで加熱することができる。特に、石英構成要素は、石英構成要素の使用に許容される任意の温度に加熱することができる。
The quartz component of the CVD reactor according to the invention has a cavity created by selective laser induced etching (SLE). In this method, local material modification of the initially homogeneous quartz body is carried out in the first process step. For this purpose, an ultrashort pulsed laser beam is focused to a focus in the micrometer range, which is moved through the mass of the quartz body by a three-dimensional movement of the laser beam relative to the quartz workpiece. First, a solid quartz body is created, which can have a polished surface. A focused laser beam is used to expose bulk areas away from the surface. Material modification of the quartz material is carried out at the focus of the laser beam by a multi-photon process.
Material modified in this way can be removed in a second process step using an etchant. The etching fluid preferably takes the form of a liquid, such as KOH. The components of the invention in a CVD reactor will be manufactured using this method, which is a technique known per se. For example, a flow barrier comprising a gas distribution wall, its gas passage holes, a central pedestal, its gas supply line, and its passage holes and extending between the central part and the gas distribution wall can be manufactured using this method on a disc-shaped quartz base. It can be made into the main body. The disc-shaped gas distribution bodies/sections made in one piece in material in this way can then be stacked one on top of the other and, in particular, can be connected to one another by material bonding.
In a particularly preferred variant of the invention, the gas distribution bodies are connected to one another in a materially integral manner. The SLE method described above is also used for the manufacture of such integral gas inlet units made from homogeneous quartz blanks. The method according to the invention can be used in particular to make those components of CVD reactors that cannot be made by other forming processes such as casting, blow molding or machining. Components manufactured according to the invention can have complex cavity geometries and can be used in CVD reactors at temperatures of 500° C. and above. In this case contact can be made with hydrides of main groups IV-, V-, VI- or with organometallic compounds of elements of main groups II-, III-, V- or halogens.
The quartz component of the invention is in particular a substrate carrier, a gas outlet unit, a gas inlet unit, a shield plate, a susceptor, an optical path plate, a sheath or a cover plate. In that case, in particular, these components have a cavity arrangement with a large number of gas passage holes extending between the two surfaces of the components and arranged in an essentially uniform manner on the gas outlet surface. What is provided is provided. Such components are intended in particular to generate a homogeneous gas flow in the process chamber of a CVD reactor, and for this purpose the gas outlet openings of the gas outlet surface, i.e. the free ends of the gas passage holes, are are uniformly distributed over the surface. The gas passage holes can have a diameter of less than 0.1 mm. However, gas passage holes having a diameter smaller than 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, or 0.2 mm are also provided.
Furthermore, it is preferably provided that the component has a cavity formed by at least one large chamber forming a gas distribution chamber. The gas distribution chamber branches into a number of gas passage holes, so that the gas outlet opening can communicate with one common gas distribution chamber or with several gas distribution chambers. At least one gas supply line opens into the gas distribution chamber. In particular, it is provided that the inner surface of the gas distribution chamber is designed in a materially integral manner and is only interrupted by the outlet of the at least one gas supply line and the opening of the gas passage hole.
It is thus provided that a gas supply line with a small free cross-section opens into a gas distribution chamber with a large free cross-section, the free cross-section extending at right angles to the direction of flow. The free cross-sectional area of the gas distribution chamber can be at least 10 times larger, preferably 20 times larger than the free cross-sectional area of the at least one gas supply line or the sum of the free cross-sectional areas of the gas supply lines. Further, the free cross-sectional area of the gas distribution chambers extending transversely to the flow through the component is at least 2 times, 5 times, 10 times the sum of the free cross-sectional areas of the gas passage holes exiting the gas distribution chambers. preferably at least 20 times, at least 50 times, or at least 100 times.
Furthermore, in particular it can be provided that the gas passage holes opening into the gas outlet openings extend substantially parallel to one another. If the gas outlet opening is in a plane, the gas passage holes preferably run in mathematically parallel directions. If the gas outlet opening is on the cylindrical outer circumferential surface, the gas passage holes preferably extend radially. Furthermore, the gas outlet holes can be provided out of alignment with the gas supply line or lines.
Furthermore, the cavity of the quartz component can be provided in particular such that the gas supply line does not extend in a straight line, but has several turning points. The gas supply line can have a plurality of linearly extending sections that transition into each other in the form of kink points. However, the gas supply line can also run in a curved manner through the quartz component, in particular on a three-dimensional tortuous path.
In particular, the process is carried out in a CVD reactor where the process temperature exceeds 600, 800, 1000, or 1200°C so that the components can be heated to these temperatures. In particular, the quartz component can be heated to any temperature acceptable for use with quartz components.
以下、本発明の実施形態の例を、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は、CVDリアクタの構造を実質的に概略的に示しており、そのプロセスチャンバ20内でCVD堆積プロセスを実行することができ、その中では層、特に半導体層を複数の基板21上に堆積することができる。基板21は、III-V化合物、シリコン、サファイア、又は別の適切な材料からなることができる。基板上に1又は複数の層が堆積され、それらはIV-主族、III-V主族、又はII-VI主族の元素からなることができる。様々なプロセスガスが、例えばH2又は希ガスである搬送ガスにより、ガス入口ユニット2を通してプロセスチャンバ20内に導入される。その場合、プロセスガスは、IV-主族若しくはV-主族の水素化物、又は、IV-主族若しくはIII主族の有機金属化合物を含むことができる。基板21を搭載する、コーティングされたグラファイト又は類似のものであるサセプタ19が、加熱装置24により下方からプロセス温度とされることによって、ガス入口ユニットによりプロセスチャンバ20の中心に供給されたプロセスガスが、中心の周りに円形に配置された基板の表面で熱分解することで層を、特に単結晶層を形成する。プロセスチャンバ20を通って半径方向に流れるプロセスガスは、サセプタ19を取り囲むガス出口22を通ってプロセスチャンバ20から出る。そのガス出口22は吸引ポンプ(図示せず)に接続されている。
FIG. 1 shows, essentially in a schematic manner, the structure of a CVD reactor, in which a CVD deposition process can be carried out, in which layers, in particular semiconductor layers, can be deposited on a number of
サセプタ19は、石英からなる支持プレート44上で支持されている。支持プレート44は、やはり石英からなる支持管45上で支持されている。石英製の拡散バリア46は、加熱装置24とサセプタ19との間に延在している。
The
リアクタハウジング1の内部には、プロセスチャンバ天井23が配置され、それを通ってアタッチメント部3がプロセスチャンバ20内に突出している。ガス入口ユニット2は、金属製、特にステンレス鋼製とすることができるアタッチメント部3に固定されている。
Inside the
図2に示されるガス分配体/セクション4.1、4.2、4.3、4.4及び4.5は、各々円盤形状のベースプレートを有しており、その上に分離床11が設けられ、それによって、互いに上下に配置されたガス分配体4.1、4.2、4.3、4.4及び4.5が互いに分離されている。
The gas distributors/sections 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 shown in FIG. 2 each have a disk-shaped base plate on which a
円形のガス分配壁6が、分離床11の円形縁から延在しており、その壁6は多数の均一に配置されたガス通路孔13を有する。ガス通路孔13は、3mmより小さい、特に1mmより小さい直径を有する。半径方向に延在するガス通路孔13はそれぞれ、ガス出口開口7に開口している。ガス入口ユニット2の(幾何学的軸に関する)軸方向に測ったガス分配体4.1、4.2、4.3、4.4、4.5の高さは、5mm~2cmとすることができる。ガス分配壁6の(幾何学的軸に関する)半径方向に延びる幅は、同様に0.5cm~2cmとすることができる。
A circular
ガス分配壁6は、中央部15の周りに延在するガス分配室8を取り囲んでいる。例示的実施形態では、ガス分配室8が3つの環状セクション8’、8”及び8”’に分割されている。ガス分配室8の第1のセクション8’は、ガス分配壁6から、ガス分配壁6と同心円状に配置されたフローバリア12まで延在している。フローバリア12により取り囲まれたガス分配室8のセクション8”の半径方向内側には、ガス分配壁6に対して同心円状に走る第2のフローバリア12’が延在し、フローバリア12’は、ガス分配室8のセクション8”’を取り囲む。セクション8”’は、中央部15に隣接している。フローバリア12、12’は、ガス分配壁6と同じ高さを有し、かつ例示的実施形態では、同じ半径方向の幅も有する。2つの隣り合うフローバリア12、12’の間、又は、中央部15とフローバリア12’との間、又は、フローバリア12とガス分配壁6との間の距離は、フローバリア12、12’の壁厚、又は、ガス分配壁6の壁厚よりも大きい。特に、ガス分配室8のセクション8’、8”、8”’の半径方向の幅は、1cmよりも大きい。
The
環状のフローバリア12、12 'は、均一な周囲分布で配置されたガス通路孔14、14'を有する。ガス通路孔14、14 'の直径は、ガス通路孔13と同じ直径を有することができる。しかしながら、内側フローバリア12 'のガス通路孔14'は、外側フローバリア12のガス通路孔14よりも小さい直径を有するように、また、ガス分配壁6のガス通路孔13は、フローバリア12のガス通路孔14よりも大きな直径を有するようにも設けられる。
The
中央部15は、台座として設計されており、フローバリア12、12'、又はガス分配壁6と同じ軸方向高さを有し、その結果、フローバリア12、12'及びガス分配壁の上端が、台座15の広い面である主面15 'も延在する同じ平面内にある。
The
各台座は出口10を有しており、そこから、個々のガス分配体4.1、4.2、4.3、4.4、4.5に関係するガス入口ダクト9.1、9.2、9.3、9.4及び9.5が、ガス分配室8の半径方向内側のセクション8”内に開口する。出口10は、分離床11の上面から上側のガス分配体の分離床11の下面まで延在している。
Each pedestal has an
個々のガス分配体4.1、4.2、4.3、4.4、及び4.5が、それぞれ石英ブランクから得た「固体から」機械加工できる場合にも有利であると考えられる。ガス分配体4.1、4.2、4.3、4.4及び4.5を備えたガス入口ユニット2全体が、その後に材料的に一体的な態様で互いに結合されて、単一ブランクから機械加工できる場合にも有利であると考えられる。
It would also be advantageous if the individual gas distributors 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 could each be machined "from solid" from a quartz blank. It would also be advantageous if the entire
上記のSLE法は、ガス入口ユニット2の製造に好ましく使用され、高集束超短パルスレーザービームが、書き込みの形態によって石英ブランクの塊領域の材料を変性するために用いられる。これらの塊領域は、ガス通路孔13、ガス通路孔14、ガス分配室8のセクション8 '、8”、8”'、ガス入口ダクト9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、それらの出口10、及びアタッチメント孔17である。材料変性が起こった後、変性された材料は、エッチング液によって石英本体から溶解される。
The above-mentioned SLE method is preferably used for the manufacture of the
この製造方法により、組み立てられる部品を最小限に抑えることができれば特に有利であると考えられる。 This manufacturing method would be particularly advantageous if it could minimize the number of assembled parts.
図7に示される第2の例示的実施形態は、2つのガス分配室8が互いに上下に配置されたガス入口ユニット2である。その場合、ガス分配室は、フローバリア12によって2つのセクション、すなわち上流セクション8”と下流セクション8’に分割されている。ガスダクト9.1、9.2は、各ガス分配室8に開口している。ガス入口ユニット2の本質的に円筒形の本体は、その円筒形の外周面にガス通路孔13、14、14 'を有し、それによりガス分配壁6を形成している。2つのガス分配室8は、分離床11によって互いに分離されている。ベースプレート31は、下側のガス分配室8の床を形成している。
The second exemplary embodiment shown in FIG. 7 is a
ガス入口ユニット2は、一体型の一塊の石英部品からなる。キャビティは、SLEプロセスを使用して作製される。
The
図8~図11に示される第2の例示的実施形態では、サセプタ19、ガス出口22、基板キャリア33、ガス入口ユニット2、及び光通路プレート34は、石英製である。これらの構成要素もSLEプロセスを使用して製造される。
In the second exemplary embodiment shown in Figures 8-11, the
サセプタ19は、ガス供給ライン39を有し、これを用いて、パージガスをポケット40に供給することができる。ガスクッション上に浮かぶ基板キャリア33は、ポケット40内で支持されている。ガスクッションを生成するガスは、供給ライン39を介して供給される。
基板キャリア33は、その下面に供給ライン39を有し、これは、ガス分配室38に開口し、そしてガス分配室38は、基板キャリア33のポケット40に開口する開口を有する。基板21は、基板キャリア33のポケット40 '内で支持されている。
The
サセプタ19及び基板キャリア33の場合、分配室38及び供給ライン39は、SLEプロセスで製造される。
For the
ガス出口22にもキャビティがある。それは、サセプタ19を取り囲み、複数の上向きの開口を有する環状体の形態をとり、それを通って、CVDリアクタのプロセスチャンバに供給されたプロセスガスがガス収集チャンバに流れ込み、そこからガス出口孔を通ってプロセスガスが出ることができる。
The
円弧線上に配置された複数のガス入口開口が設けられており、そこを通ってプロセスガスが環状のガス収集チャンバに流入する。ガス入口開口は、ガス収集チャンバよりも小さい自由断面積を有する。1又は複数のガス出口孔もまた、全体で、ガス収集チャンバの自由断面積よりも小さい自由断面積を有する。 A plurality of gas inlet openings arranged on an arc are provided through which process gas flows into the annular gas collection chamber. The gas inlet openings have a smaller free cross-sectional area than the gas collection chamber. The gas outlet hole or holes also collectively have a smaller free cross-sectional area than the free cross-sectional area of the gas collection chamber.
ガス入口ユニット2は、図1~6に示され、又は図7に示されるように構成することができる。
The
参照符号32は、サセプタ表面又は基板21の表面の温度を計測できるパイロメーターを示している。プロセスチャンバ天井23には、石英製の光通路プレート34があり、これは、少なくとも1つの光通路孔36を有する。例示的実施形態では、3つの光通路孔36が設けられ、それぞれを光路が通っている。
図10及び図11は、光通路孔36を拡大して示している。光通路孔36は、ガス分配室38により囲まれており、そこからパージチャネル37が光通路孔36まで延在し、光通路孔36をパージガスでパージする。分配室38は、円形環で光通路孔36を取り囲んでいる。半径方向内側に向けられたパージチャネル37は、分配室38から延在し、パージチャネル37は、光通路孔36の方向に対して斜めに延びている。
10 and 11 show an enlarged view of the
供給ライン39が設けられ、それを通してパージガスを分配室38に供給することができる。
A
図12~図14に示される例示的実施形態は、シャワーヘッドのガス入口ユニット2を備えたCVDリアクタ1を示しており、ここでは、2つの異なるプロセスガスを、それぞれ2つのガス入口ダクト9.1、9.2を通ってそれぞれのガス分配室8に供給することができる。2つのガス分配室8は、上下に鉛直方向に配置され、それぞれにおいて、ガス入口ユニット2のガス出口面で終端するガス通路孔13、13 'を有する。各ガス分配室8内には、ガス通路孔14を具備するフローバリア12、12 'が配置されており、フローバリア12、12'は圧力バリアとして機能する。
The exemplary embodiment shown in Figures 12 to 14 shows a
ガス出口面43に隣接するのは、ガス入口ユニット2を冷却するために冷却剤が流れることができる冷却剤空間41である。ガス通路孔13、13 'は、冷却剤空間41を通過する。
Adjacent to the
ガス出口面43の下には、シールドプレート42が配置されており、これもガス通路孔13を具備する。
Below the
シールドプレート42の下には、ポケットを具備する石英製のサセプタ19が延在し、ポケットの各々に、ガスクッション上に置かれる基板キャリア33が挿入されている。
Beneath the
上述した例示的実施形態のように、加熱装置24は、サセプタ19をプロセス温度まで上げるために設けられている。
As in the exemplary embodiment described above, a
図15及び図16は、光導波路49のシース48を示している。光導波路49は、中心キャビティ36に挿入される。ガス通路孔37は、キャビティ36に開口し、これらの孔は、鋭角を形成してガス供給ライン39に接続し、これらのラインは、キャビティ36の軸方向にキャビティ36の内壁に平行に延びている。キャビティ36にパージガスを供給する目的でパージラインを形成する複数のキャビティ37、39が、周囲に均等に分布して配置され、設けられている。
15 and 16 show the
上記の石英構成要素(ガス通路プレート34、基板キャリア33、サセプタ19、ガス出口22、ガス入口ユニット2、支持プレート44、支持管45、拡散バリア46、シース48、及びシールドプレート42)は、それぞれSLEプロセスを用いて石英ブランクから製造することができる。その場合、例えばガス入口ユニット2又はサセプタ19である、個々の構成要素のみをSLEプロセスを用いて製造し、そして、それらの構成要素を、例えばホウケイ酸塩セメントである適切な材料結合剤により互いに結合することも想定される。
The above-mentioned quartz components (
上述した内容は、出願全体が包含する発明を説明するためのものであり、これらの発明は、それぞれの場合において、少なくとも以下の特徴の組み合わせによって、先行技術を独立してさらに進展させる。ここで、2つ、複数、又はすべてのこれらの特徴の組み合わせも可能である。 The above is intended to describe inventions covered by the application as a whole which in each case independently further develop the prior art by means of a combination of at least the following features, where combinations of two, several or all of these features are also possible:
キャビティ8’、8”、8”’;13、14、14’;9.1、9.2、9.3、9.4、9.5;35、36、37、38、39、40、41は、選択的レーザーエッチングによって作製されることを特徴とする方法。
The method is characterized in that
石英ブランクから製造される部品の使用であって、少なくとも1つのキャビティ8’、8”、8”’;13、14、14’;9.1、9.2、9.3、9.4、9.5;35、36、37、38、39、40、41が、CVDリアクタ1の構成要素として、選択的レーザーエッチングによって作製され、その場合、流体が、少なくとも1つのキャビティ8’、8”、8”’;13、14、14’;9.1、9.2、9.3、9.4、9.5;35、36、37、38、39、40、41を通って流れ、その場合、構成要素が、使用中に500°Cを超える温度に加熱され、IV-、V-、又はVI-主族の水素化物、及び/又はII-、III-、又はV-主族の元素の有機金属化合物又はハロゲン化合物と接触させられる。
Use of a part manufactured from a quartz blank, with at least one
構成要素が、ガス入口ユニット2、基板キャリア33、ガス出口ユニット22、シールドプレート42、サセプタ19、光通路プレート34、支持管45、拡散バリア46、支持プレート44、シース48、又はカバープレートであることを特徴とする方法又は使用。
The method or use is characterized in that the components are a
少なくとも1つのキャビティ8’、8”、8”’;13、14、14’;9.1、9.2、9.3、9.4、9.5;35、36、37、38、39、40、41が、構成要素の2つの表面の間に延在し、ガス出口面上に本質的に均一な態様で配置される複数のガス通路孔13、14、14 'を有することを特徴とする方法又は使用。
A method or use characterized in that at least one
ガス通路孔13、14、14 ’、37の直径が、3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.2mm、又は0.1mm未満であることを特徴とする方法又は使用。 The method or use is characterized in that the diameter of the gas passage holes 13, 14, 14', 37 is less than 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.2 mm, or 0.1 mm.
少なくとも1つのキャビティが、ガス分配室8、8 '、8”、38を有し、それが、複数のガス通路孔13、14、14'、37と連通していることを特徴とする方法又は使用。
or a method characterized in that at least one cavity has a
ガス分配室8、8 '、8”、38の内面が、それに通じるガス供給ライン9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、39及びそれから出ているガス通路孔13、14、14’、37を除いて、材料的に一体的な態様で閉じられていることを特徴とする方法又は使用。
A method or use characterized in that the inner surface of the
構成要素を通る流れに対して横方向に延在するガス分配室8、8’、8”、38の自由断面積が、ガス分配室に通じるガス供給ライン9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、39又はガス分配室から出ているガス通路孔13、14、14’の自由断面積の合計の少なくとも10倍、少なくとも20倍、少なくとも50倍、又は少なくともの100倍であることを特徴とする方法又は使用。
A method or use characterized in that the free cross-sectional area of the
ガス供給ライン9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、39は、ガス通路孔13、14、14'、37と整列していないことを特徴とする方法又は使用。 Method or use characterized in that the gas supply lines 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 are not aligned with the gas passage holes 13, 14, 14', 37 .
少なくとも1つのキャビティが、基板21、又は基板ホルダー33を収容するための凹部40、40'であることを特徴とする方法又は使用。
The method or use is characterized in that at least one cavity is a
少なくとも1つのキャビティ、直線状に延在しない、又は、1又は複数の方向転換点を有するガスライン38、39であることを特徴とする方法又は使用。
A method or use characterized in that the
使用中に構成要素が、600℃、800℃、1000℃、又は1200℃を超える温度に曝されることを特徴とする方法又は使用。 A method or use characterized in that during use the component is exposed to temperatures in excess of 600°C, 800°C, 1000°C or 1200°C.
開示された全ての特徴は、(それ自体のために、また互いに組み合わされて)本発明に不可欠である。ここでの出願の開示は、関連する/追加された優先権書類(先の出願の写し)の開示内容をその内容全体に含み、それはこれらの書類の特徴を本願の請求項に組み込む目的でもある。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて分割出願を行うために、引用される請求項の特徴がなくても、先行技術の独立した発明性のあるさらなる発展を特徴とする。各請求項で特定された発明は、前述の説明で特定された、特に参照符号が付与された、及び/又は符号の説明で特定された、1つ以上の機能を追加で有することができる。本発明はまた、特に、それらがそれぞれの使用目的に明らかに不要であるか、または技術的に同じ効果を有する他の手段で置き換えることができる限り、前述の説明で述べた特徴の個々のものが実装されない実施形態に関する。 All disclosed features are essential to the invention (both for themselves and in combination with one another). The disclosure of the present application includes in its entirety the disclosure content of the relevant/added priority documents (copies of the earlier application), also with a view to incorporating the features of these documents in the claims of the present application. The dependent claims are characterized by an independent, inventive further development of the prior art, even without the features of the claims cited, in particular in order to file a divisional application on the basis of these claims. The invention specified in each claim may additionally have one or more features specified in the preceding description, in particular those given reference signs and/or specified in the explanation of the signs. The present invention also relates in particular to embodiments in which individual ones of the features mentioned in the preceding description are not implemented, insofar as they are obviously unnecessary for the respective purpose of use or can be replaced by other means having the same technical effect.
1 CVDリアクタ
2 ガス入口ユニット
3 アタッチメント部
3’ アタッチメント面
4.1 ガス分配体/セクション
4.2 ガス分配体/セクション
4.3 ガス分配体/セクション
4.4 ガス分配体/セクション
4.5 ガス分配体/セクション
5 ガス供給ライン
6 ガス分配壁
7 ガス出口開口
7’ ガス出口開口
8 ガス分配室
8’ 下流セクション
8” 下流セクション
8”’ 上流セクション
9.1 ガス入口ダクト
9.2 ガス入口ダクト
9.3 ガス入口ダクト
9.4 ガス入口ダクト
9.5 ガス入口ダクト
10 出口
11 分離床
12 フローバリア
12’ フローバリア
13 ガス通路孔
13’ ガス通路孔
14 ガス通路孔
14’ ガス通路孔
15 中央部台座
15’ 主面
16 出口開口
17 アタッチメント孔
18 バッフル
19 サセプタ
20 プロセスチャンバ
21 基板
22 ガス出口、-ユニット
23 プロセスチャンバ天井
24 加熱装置
25 凹部
26 ガス出口孔
27 アタッチメント孔
28 ナット
29 ばね
30 固定ねじ
31 ベースプレート
32 パイロメーター
33 基板キャリア、-ホルダー
34 光通路プレート
35 キャビティ、光路
36 キャビティ、光通路孔
37 キャビティ、ガス通路孔、パージチャネル
38 キャビティ、ガス分配室
39 キャビティ、ガス供給ライン
40 キャビティ、凹部、ポケット
40’ 凹部、ポケット
41 キャビティ、冷却剤空間
42 ガス出口面
43 支持プレート
44 支持管
45 拡散バリア
46 フランジ部
47 シース
49 光導波路
1 CVD reactor 2 Gas inlet unit 3 Attachment part 3' Attachment surface 4.1 Gas distribution body/section 4.2 Gas distribution body/section 4.3 Gas distribution body/section 4.4 Gas distribution body/section 4.5 Gas Distribution body/section 5 Gas supply line 6 Gas distribution wall 7 Gas outlet opening 7' Gas outlet opening 8 Gas distribution chamber 8' Downstream section 8'' Downstream section 8''' Upstream section 9.1 Gas inlet duct 9.2 Gas inlet duct 9.3 Gas inlet duct 9.4 Gas inlet duct 9.5 Gas inlet duct 10 Outlet 11 Separation bed 12 Flow barrier 12' Flow barrier 13 Gas passage hole 13' Gas passage hole 14 Gas passage hole 14' Gas passage hole 15 Center Part pedestal 15' Main surface 16 Outlet opening 17 Attachment hole 18 Baffle 19 Susceptor 20 Process chamber 21 Substrate 22 Gas outlet, unit 23 Process chamber ceiling 24 Heating device 25 Recess 26 Gas outlet hole 27 Attachment hole 28 Nut 29 Spring 30 Fixing screw 31 Base plate 32 Pyrometer 33 Substrate carrier, -holder 34 Optical passage plate 35 Cavity, optical path 36 Cavity, optical passage hole 37 Cavity, gas passage hole, purge channel 38 Cavity, gas distribution chamber 39 Cavity, gas supply line 40 Cavity, recess , pocket 40' recess, pocket 41 cavity, coolant space 42 gas outlet surface 43 support plate 44 support tube 45 diffusion barrier 46 flange portion 47 sheath 49 optical waveguide
Claims (6)
前記円盤状のガス分配体(4.1、4.2、4.3、4.4、4.5)の各々が、選択的レーザーエッチングにより材料的に一体的な態様で作製され、
前記ガス分配体(4.1、4.2、4.3、4.4、4.5)は互いに上下に積み重ねられ、
前記円盤状のガス分配体(4.1、4.2、4.3、4.4、4.5)の各々は、
中央部(15)と、
キャビティにより形成されたガス分配室(8)と、
前記ガス分配室(8)の床を形成する分離床(11)と、
前記ガス分配室(8)から出ている複数のガス通路孔(13)を配置されたガス分配壁(6)と、を具備し、
前記ガス分配装置は、各々が前記ガス分配室(8)の1つに連通しかつ前記中央部(15)に位置する複数のガス供給ライン(9.1、9.2、9.3、9.4、9.5)を有し、
前記中央部(15)は前記ガス分配壁(6)と同じ軸方向高さを有し、かつ前記ガス分配壁(6)の上端が前記中央部(15)の主面(15’)も延在する同じ平面内にある、方法。 A method for manufacturing a gas distribution device for gas distribution in a CVD reactor (1) , comprising the fabrication of a plurality of disk-shaped gas distributors (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5) ,
each of said disk-shaped gas distributors (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5) is produced in a materially integral manner by selective laser etching ;
said gas distributors (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5) are stacked one on top of the other,
Each of the disk-shaped gas distributors (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5) has
A central portion (15);
a gas distribution chamber (8) formed by a cavity;
a separation bed (11) forming the floor of said gas distribution chamber (8);
a gas distribution wall (6) having a plurality of gas passage holes (13) extending from the gas distribution chamber (8);
the gas distribution device having a plurality of gas supply lines (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5) each communicating with one of the gas distribution chambers (8) and located in the central portion (15);
The method according to claim 1, wherein said central portion (15) has the same axial height as said gas distribution wall (6) and the upper end of said gas distribution wall (6) is in the same plane in which the main surface (15') of said central portion (15) also extends .
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